JPH09302800A - 電波吸収壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボン繊維補強コンクリートをフェライト
板の背後の電波反射体として構成し、金属製反射筋乃至
金属製反射板を不要とし、構造を簡素化して製造容易と
するとともに、原価低減を図る。 【解決手段】 押出成形セメント板２０の凹溝２１に到
来電波の磁界方向に連続させてフェライト板１を配置
し、該フェライト板１の背後にカーボン繊維補強コンク
リート２５を打設し、該カーボン繊維補強コンクリート
２５自体で電波反射体を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビゴースト障
害等の建造物の電波反射障害防止対策として、建造物の
壁面に用いられる電波吸収壁に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９及び図１０に示す如く、テレビゴー
スト防止用の電波吸収壁は、フェライト板（フェライト
タイル）１を到来電波の磁界方向に連続に電界方向に一
定の間隔をあけて配置し、フェライト板１の背面を電波
反射体となる金属板２（又は金属メッシュ）で裏打ちし
た構造が基本形となっている。

【０００３】この従来の電波吸収壁の構造は、特公昭５
５−４９７９８号にて開示されているものであり、複数
個のフェライト板を到来電波の磁界方向に連続に結合さ
せ、電界方向には間隙を設けて（間隔を置いて）配設し
たことを特徴としている。

【０００４】上記のような構造の電波吸収壁の場合、実
用的には、フェライト板の落下防止対策として、電界方
向の間隙を利用してフェライト板の表面に外装タイル等
の表面仕上げ材を取り付け、それらの背面側に反射筋
（反射メッシュ）と一体化してコンクリートを打設し、
フェライト板間及びフェライト板背面にコンクリートを
充填したプレキャスト・カーテンウォール構造が用いら
れる。

【０００５】図１１は、フェライト板（フェライトタイ
ル）１の落下防止対策として特殊足付き外装タイル（磁
器タイル等）３で固定する構造を持つ従来のコンクリー
ト一体型電波吸収壁を示す。この場合、金属製反射メッ
シュ（電波反射体）をなす鉄筋４の前面にフェライト板
１を到来電波の磁界方向に連続に、電界方向に不連続と
なるように配置し、特殊足付き外装タイル３をフェライ
ト板１の前面に被せ、背面側にコンクリート５を打設す
ることでプレキャスト・カーテンウォール構造電波吸収
壁を構成している。この図１１の電波吸収壁は、現在、
建造物の外壁にテレビゴースト対策として広く用いられ
ている。

【０００６】他方、近年高層建造物はその構成部材の軽
量化が要求され、従来の鉄筋コンクリートに代わり、比
重も軽く、曲げ強度等にも優れその結果コンクリートと
一体の補強筋も必要としない薄型化の計れるカーボン繊
維補強コンクリート（以下、ＣＦＲＣと称する）が注目
されており、このＣＦＲＣを用いることで従来のコンク
リート系カーテンウォールに比べ約３０％以上軽量化す
ることが可能である。

【０００７】このような技術開発に鑑み、従来において
も、比重約５のフェライトを用いるプレキャストコンク
リート・カーテンウォールは重量的に課題があり、その
軽量化のためにもフェライト電波吸収壁への応用が検討
され、一部実用化されている。その構造の１例を図１２
に示す。

【０００８】図１２の電波吸収壁は、フェライト板（フ
ェライトタイル）１を磁界方向に連続に、電界方向に不
連続となるように配置し、フェライト板１の電波到来側
となる前面側及びフェライト板１同士の隙間にプラスチ
ック繊維補強コンクリート（非導電性繊維を用いた補強
コンクリート；以下ＶＦＲＣと称する）６を打設し、電
波反射体としてのステンレス等の金属製反射筋（金属製
反射メッシュ）７をフェライト板１の背後に配置すると
ともにＣＦＲＣ８を打設したものである。なお、前記金
属製反射筋７にはＶＦＲＣ６とＣＦＲＣ８相互の固着強
度を確保するためのシヤーコネクタ（この場合、ステン
レス製金属棒等）９が一体化され、これによりＶＦＲＣ
６とＣＦＲＣ８との組合せを補強している。

【０００９】図１３及び図１４の電波吸収壁は、フェラ
イト板の電界方向の隙間の誘電率を低く保つため、フェ
ライト板の電界方向の隙間にＣＦＲＣ等がなるべく入り
こまないようにした構成を示している。

【００１０】図１３の電波吸収壁は、フェライト板（フ
ェライトタイル）１を磁界方向に連続に、電界方向に不
連続となるように配置し、フェライト板１の電波到来側
となる前面側にフェライト板１の落下防止のための特殊
足付き外装タイル（磁器タイル等）１１を被せ、フェラ
イト板１の背後に金属製反射筋（金属製反射メッシュ）
１２を配置してコンクリート５（又はＣＦＲＣ）を打設
したものであるが、特殊足付き外装タイル１１の両端の
足部の内側側面の間隔はフェライト板１の電界方向の寸
法よりも十分長く、フェライト板１の両側の隙間にモル
タル１３を埋設している。なお、フェライト板１の背面
に接して各フェライト板１が磁界方向に連続するように
押さえて固定するためにコンクリート等非磁性材の支持
棒１４がコンクリート打設の際に設けられる。

【００１１】図１４の電波吸収壁は、中央に１個の幅広
の足部を形成した特殊足付き外装タイル（磁器タイル
等）１５をフェライト板（フェライトタイル）１の前面
に被せたものであり、その他の構成は図１３の場合と同
様となっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】建材用外壁材も年々技
術進歩により、薄型化、高強度化が計られている。その
代表的外壁材料がＣＦＲＣである。当然、建材用電波吸
収壁もこの技術動向に沿ってフェライトとＣＦＲＣ一体
型電波吸収壁の開発が進められている。

【００１３】ところで、建材として強度的に優れた特性
を与えるカーボン繊維は電気的には優れた導電材料であ
り、このカーボン繊維でコンクリートを強化したＣＦＲ
Ｃは電気的に大きな実効誘電率を示す。ＣＦＲＣを電波
吸収壁として用いたとき、この大きな実効誘電率が電波
吸収特性を大幅に劣化させることになるため、図１１の
電波吸収壁のコンクリート５を単純にＣＦＲＣに代えた
のでは良好な電波吸収特性を得ることは困難である。

【００１４】その対応として、図１２に示した如く、フ
ェライト板１を含む電波吸収体を構成する部分は導電性
の無いプラスチック繊維でコンクリートを強化したＶＦ
ＲＣ６を用い、金属製反射筋７を含むフェライト板の背
後側はＣＦＲＣ８として、ＶＦＲＣ６とＣＦＲＣ８とを
一体化して成る軽量、高強度、薄型電波吸収壁が実用化
されている。しかしながら、現状ではカーボン繊維が非
常に高価な上に、電波吸収壁の外壁材製造コストも大き
く、さらに図１２の構造ではＶＦＲＣ、ＣＦＲＣの２種
の繊維補強コンクリートを組み合わせる必要がある等、
広く実用化する上で大きな問題となっている。

【００１５】また、図１３及び図１４に示すような外装
タイル構造の工夫により、ＣＦＲＣ等の高誘電率の繊維
補強コンクリートを用いたときでも、フェライト板１と
フェライト板間に入り込むコンクリート等の物質とから
なるフェライト含有層の実効誘電率（フェライトとコン
クリート等との各々の誘電率の組合せで決まる電波吸収
体としての誘電率）を１０以下とすることで、フェライ
ト電波吸収体の設計条件を満足させ、構造を簡略化し製
造コスト低減を計ることが考慮されている。

【００１６】しかし、カーボン繊維のコストが大きく、
かつカーボン繊維をコンクリートに混入する場合には、
現在一般に使用されている鉄筋等の鉄系金属が電食の問
題で使用できず、もしも補強筋を必要としたときは、高
価なステンレス等の電食による腐食等のない補強筋を用
いることが必要であり、電波反射体を構成するための金
属製反射筋（金属製反射メッシュ）等の反射材について
も同様の配慮が必要となる。従って、電波吸収壁全体の
コストもＣＦＲＣによる軽量、薄型化による原価低減だ
けでは補いきれず、より一層の原価低減が求められてい
るのが現状である。

【００１７】本発明は、上記の点に鑑み、ＣＦＲＣをフ
ェライト板の背後の電波反射体として構成したことで、
金属製反射筋乃至金属製反射板を不要とし、構造を簡素
化して製造容易とするとともに、原価低減を図った電波
吸収壁を提供することを目的とする。

【００１８】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電波吸収壁は、到来電波の磁界方向に連続
させてフェライト板を配置し、該フェライト板の背後に
電波反射体を設けた構成において、ＣＦＲＣで前記電波
反射体を構成したことを特徴としている。

【００２０】上記電波吸収壁において、前記ＣＦＲＣ内
に金属製反射筋を設けない構成とすることができる。

【００２１】また、前記カーボン繊維補強コンクリート
の厚みは、２０mm以上、かつ実効誘電率を２００以上と
することが望ましい。

【００２２】以上述べたように、カーボン繊維等の導電
性繊維をコンクリートに混合することにより、実効誘電
率が大幅に大きくなり、電波吸収特性上は問題化されそ
の対応が求められている。そこで、これらの課題を解決
するために、この高誘電率を積極的に活用して、電波吸
収体設計の基本であるフェライト板背面を金属板等の電
波反射体で裏打ちする構造を、カーボン繊維をコンクリ
ートに混入してなる高誘電率のＣＦＲＣそのもので置き
換えることの可能性について検討した。

【００２３】図５及び図６はＣＦＲＣの実効誘電率と反
射体としての反射係数（ｄＢ表示）との関係をそれぞれ
示し、入射電波の進行方向に対するＣＦＲＣの厚みは図
５が２０mmで図６が５０mmである（反射係数は厚みによ
っても変化するため異なる厚みで反射係数を測定し
た）。これらの図より実効誘電率１００以上で反射係数
が−２ｄＢ以下、実効誘電率２００以上で−１ｄＢ以下
になることがわかり、実効誘電率３００以上では厚み僅
か２０mmで反射係数はほぼ０ｄＢ、すなわち全反射に近
い状態となる。この結果、ＣＦＲＣ外壁材の必要厚みで
十分電波反射体としての動作状態になることが確認さ
れ、電波吸収体のフェライト背面用反射体として十分使
用可能であることが判明した。

【００２４】一方、カーボン繊維混入量に対するコンク
リートの実効誘電率の変化割合は、カーボン繊維の長さ
により異なる。図７にカーボン繊維長１mm及び１０mmを
用いたときのカーボン繊維混入量に対するコンクリート
の実効誘電率特性を示す。但し、横軸のカーボン繊維混
合比はvol％（体積％）、縦軸は１００ＭＨｚでの実効
誘電率である。カーボン繊維長１０mmの場合、１vol％
程度の混入量で実効誘電率は２００程度の大きさにな
る。

【００２５】図８はカーボン繊維の混合割合をパラメー
タとしてカーボン繊維長に対する実効誘電率の変化割合
を示す。同じくカーボン繊維長により実効誘電率の大き
さは異なる。

【００２６】これらの図５乃至図８の結果よりみて、通
常一般に使用されているカーボン繊維長約５〜１５mmの
カーボン繊維を用い実効誘電率２００程度のＣＦＲＣを
得るためにはカーボン繊維混入量は１〜７vol％とな
る。この混合割合は、通常のＣＦＲＣのカーボン繊維混
合割合として要求される値にほぼ近い値でもあることが
判明した。

【００２７】以上から、ＣＦＲＣを電波吸収体用フェラ
イト裏打ち反射体として使用可能であり、従って高価な
ステンレス等の反射筋（反射メッシュ）を用いる必要も
なく、製造工程の簡略化だけでなく、使用部材の削減、
原価低減が可能となる。

【００２８】他方、電波吸収体として電界方向のフェラ
イト板間に、この種の高誘電率材料が組合せ状態となる
ことは、電波吸収体としての実効誘電率が大きくなり、
電波吸収特性を大幅に劣化させる。従って、この種ＣＦ
ＲＣとフェライトとを一体化した電波吸収壁を構成する
ためには、図１３や図１４に示したようにフェライト板
とフェライト板間に入り込むコンクリート等の物質とか
らなるフェライト含有層の実効誘電率を１０以下とする
工夫がやはり必要となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電波吸収壁の
実施の形態を図面に従って説明する。

【００３０】図１は本発明に係る電波吸収壁の第１の実
施の形態であり、超高層住宅壁面部材等を目的に補強筋
無しの押出成形セメント板を外装材としてフェライト板
の前面側に設け、フェライト板の背後の電波反射体をＣ
ＦＲＣ自体で構成したＣＦＲＣ一体型プレキャスト・カ
ーテンウォール構造の電波吸収壁を試作したものであ
る。この図において、２０は押出成形セメント板（細骨
材は含むが粗骨材は含まないコンクリート、モルタル等
を押し出し成形したものであり、非導電性繊維強化材を
含む場合もある）であり、この押出成形セメント板２０
は電波到来方向に向いた外壁面２０ａとなる前面の反対
面である背面側にフェライト板配置用凹溝２１を一定の
間隔をおいて繰り返し有している。フェライト板配置用
凹溝２１の両側は、当該フェライト板配置用凹溝２１に
配置されるフェライト板（フェライトタイル）１の厚み
よりも高い足部２２となっている。なお、押出成形セメ
ント板２０を建造物の外壁板として取り付けたときに、
フェライト板配置用凹溝２１は到来電波の電界方向に間
隔をおいて繰り返し配列し、かつ到来電波の磁界方向に
連続しており、断面形状は一定である。

【００３１】前記フェライト板配置用凹溝２１にフェラ
イト板１を磁界方向に連続に、電界方向に不連続となる
ように配置し、さらにフェライト板１の背面に接して各
フェライト板１が磁界方向に連続するように押さえて固
定するためにコンクリート等非磁性材の支持棒２４を配
設する。フェライト板配置用凹溝２１の到来電波の電界
方向の横幅は、フェライト板１の電界方向の寸法よりも
十分長く、フェライト板１の両側の隙間に発泡スチロー
ル等の発泡接着剤２３を埋設している。

【００３２】そして、到来電波よりみてフェライト板１
の背後側に電波反射体を構成するＣＦＲＣ２５を打設す
ることで、フェライト板１、押出成形セメント板２０、
ＣＦＲＣ２５の３者を一体化する。ここで、ＣＦＲＣ２
５は、カーボン繊維として通常品の繊維径１７μｍ、繊
維長１０mmの材料を用い、混合比率１．５vol％であっ
て、複素誘電率≒１６００−ｊ３６０のものであり、厚
みＴは５０mmであり、図５や図６からみて反射係数がほ
ぼ０ｄＢで実質的に全反射可能な電波反射体として機能
するものである。

【００３３】なお、押出成形セメント板２０の外壁化粧
板としての要求特性は、押出成形セメント板２０の外壁
面２０ａに対する塗料、樹脂、モルタル等の塗装、吹き
付け等によって実現することができる。

【００３４】図２は第１の実施の形態による電波吸収壁
の電波吸収特性を示している。このように、カーボン繊
維を含むＣＦＲＣの高い実効誘電率を積極的に電波反射
体として活用することができ、フェライト電波吸収体を
構成するフェライト背面の金属板乃至金属メッシュ等の
代わりとしてＣＦＲＣを用いても、電波吸収特性は従来
技術の金属板乃至金属メッシュを用いたものと同等の特
性が得られることが明らかになった。

【００３５】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００３６】(1) 反射係数がほぼ０ｄＢで実質的に全
反射可能な電波反射体として機能するＣＦＲＣ２５をフ
ェライト板１の背後に打設した構造であり、ＣＦＲＣ２
５自体で電波反射体を構成することができる。従って、
電食による腐食のない高価なステンレス等の反射筋（反
射メッシュ）を使用する必要がなくなり、ＣＦＲＣ使用
に伴う軽量、薄型化に加えて、構造の簡素化、製造工数
の低減、使用する部材の削減を図ることが可能で、ひい
ては原価低減を図ることができる。

【００３７】(2) 電界方向のフェライト板１の間隙に
は押出成形セメント板２０の足部２２が入り込み、かつ
フェライト板１と足部２２との隙間には発泡接着剤２３
が充填されているから、フェライト板１の背後に打設さ
れたＣＦＲＣ２５はフェライト板１同士の電界方向の間
隙には入り込まず、フェライト板１とフェライト板間に
入り込む物質とからなるフェライト含有層の実効誘電率
を１０以下とすることができ、ＣＦＲＣの使用に伴う電
波吸収特性の劣化はない。

【００３８】(3) 押出成形セメント板２０の足部２２
はＣＦＲＣ２５中に埋没するから、押出成形セメント板
２０はＣＦＲＣ２５に確実に固着、一体化され、フェラ
イト板１は脱落しないように押出成形セメント板２０で
確実に押さえられる。従って、押出成形セメント板２０
は本来の外壁材としての機能と共に、フェライト板１の
配列補助材及び剥離防止補助材としての機能を果たすこ
とができる。

【００３９】図３は本発明の第２の実施の形態を示す。
この場合、中央に１個の幅広の足部を形成した特殊足付
き外装タイル（磁器タイル等）３０をフェライト板（フ
ェライトタイル）１の前面に被せ、外装タイル３０の背
面中央の幅広の足部３１に形成された係合溝３２にシヤ
ーコネクタ（ばね状フック）３３を嵌め込み、シヤーコ
ネクタ３３をＣＦＲＣ２５中に深く埋没させた構造であ
る。外装タイル３０間の隙間は防水のためのコーキング
材３４が充填され、足部３１とフェライト板１との隙間
にはバックアップ材３５（裏面処理剤等でコーキング材
と同様の材質）が埋設されている。その他の構成は図１
の第１の実施の形態と同様となっている。

【００４０】図４は第２の実施の形態による電波吸収壁
の電波吸収特性を示している。この場合も電波吸収特性
は従来技術の金属板乃至金属メッシュを用いたものと同
等の特性が得られることが明らかである。

【００４１】この第２の実施の形態においては、シヤー
コネクタ３３を設けた外装タイル３０を用いるため、Ｃ
ＦＲＣ２５に対する外装タイル３０の付着強度を一層強
固にできる。その他のＣＦＲＣ２５を電波反射体として
用いることによる効果は前述の第１の実施の形態と同様
である。

【００４２】なお、上記第１又は第２の実施の形態で電
波反射体を構成するＣＦＲＣとして実効誘電率が１００
０以上のものを使用したが、実効誘電率が２００以上で
厚みが２０mm以上であれば、図５からわかる通り、反射
係数は０ｄＢに近づき、電波反射体として十分な特性を
確保できる。実効誘電率２００未満となると急激に反射
性能は劣化するので望ましくない。また、プレキャスト
・カーテンウォール構造とする場合、ＣＦＲＣの厚みは
２０mm以上となるのが普通であり、通常５０mm前後、最
大でも１２０mm程度である。

【００４３】なお、必要に応じて補強筋をＣＦＲＣに設
ける場合もあるが、補強筋に電波反射機能を持たせる必
要はないため、補強筋の配置は粗くてよく、軽量化を図
ることができる。

【００４４】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００４５】

【発明の効果】近年、高層ビルの耐震性等、強度確保が
従来以上に強く求められ、その解決策の一つとして、曲
げ強度等の耐震性に強いＣＦＲＣが見直されている。同
時に高強度コンクリート材が実現し得ることは、外壁材
の薄型化、あるいは補強筋無し、あるいは補強筋を必要
としても従来に比較して補強筋の軽量化等の多くの特長
が期待される。

【００４６】他方、高層建造物は従来よりテレビゴース
トの課題を避けて通ることができず、現在高層建造物の
反射障害の対策としては、電波吸収特性を有する外壁材
が最も効果が期待され、実用化されているのが現状であ
る。その吸収材料はフェライトである。

【００４７】従って、電波吸収壁をフェライト一体型コ
ンクリート外壁材として、ＣＦＲＣを用いる場合でも、
フェライト電波吸収体として動作可能な設計が求められ
る。しかし、現状ではフェライト板背面に必要な反射体
として鉄筋等の反射メッシュが電食の関係で使えず、ス
テンレス等の高価な反射メッシュとなり、かつ製造方法
も複雑で高価なものとなり、その普及を妨げる大きな要
因となっている。

【００４８】本発明は、ＣＦＲＣ自体でフェライト板背
後の電波反射体を構成することで、そのような問題をい
っきに解決し、ＣＦＲＣを用いた高層建造物の本格的普
及への足場を確立した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電波吸収壁の第１の実施の形態を
示す平断面図である。

【図２】第１の実施の形態の電波吸収特性（反射損失の
周波数特性）を示すグラフである。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す平断面図であ
る。

【図４】第２の実施の形態の電波吸収特性（反射損失の
周波数特性）を示すグラフである。

【図５】厚さ２０mmのＣＦＲＣの実効誘電率と反射係数
（ｄＢ）との関係を示すグラフである。

【図６】厚さ５０mmのＣＦＲＣの実効誘電率と反射係数
（ｄＢ）との関係を示すグラフである。

【図７】カーボン繊維長１mm及び１０mmのときのカーボ
ン繊維混合比（vol％）と実効誘電率との関係を示すグ
ラフである。

【図８】カーボン繊維混合比を１vol％としたときのカ
ーボン繊維長と実効誘電率との関係を示すグラフであ
る。

【図９】磁界方向に連続で電界方向に不連続なフェライ
ト板配置とした電波吸収壁の基本となる従来例を示す平
面図である。

【図１０】同側断面図である。

【図１１】特殊足付き外装タイルで固定する構造を持つ
電波吸収壁の従来例を示す斜視図である。

【図１２】フェライト板の前側はＶＦＲＣ、背後側はＣ
ＦＲＣとした金属反射筋を有する電波吸収壁の従来例を
示す平断面図である。

【図１３】フェライト板の前側は特殊足付き外装タイ
ル、背後側はＣＦＲＣとした金属反射筋を有する電波吸
収壁の従来例を示す平断面図である。

【図１４】フェライト板の前側は特殊足付き外装タイ
ル、背後側はＣＦＲＣとした金属反射筋を有する電波吸
収壁のもう一つの従来例を示す平断面図である。

【符号の説明】 １ フェライト板 ２ 金属板 ３，１１，１５，３０ 外装タイル ４ 鉄筋 ５ コンクリート ６ プラスチック繊維補強コンクリート（ＶＦＲＣ） ７，１２ 反射筋 ８，２５ カーボン繊維補強コンクリート（ＣＦＲＣ） ９，３３ シヤーコネクタ １３ モルタル ２０ 押出成形セメント板 ２１ 凹溝 ２２，３１ 足部 ２３ 発泡接着剤 ２４ 支持棒 ３２ 係合溝 ３４ コーキング材 ３５ バックアップ材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 到来電波の磁界方向に連続させてフェラ
   イト板を配置し、該フェライト板の背後に電波反射体を
   設けた電波吸収壁において、カーボン繊維補強コンクリ
   ートで前記電波反射体を構成したことを特徴とする電波
   吸収壁。
2. 【請求項２】 前記カーボン繊維補強コンクリート内に
   金属製反射筋が設けられていないことを特徴とする請求
   項１記載の電波吸収壁。
3. 【請求項３】 前記カーボン繊維補強コンクリートの厚
   みが２０mm以上でかつ実効誘電率が２００以上である請
   求項１又は２記載の電波吸収壁。